机械设计 键、花键及销联接

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1、第六章：键、花键和销联接主要内容键连接类型与结构平键连接的设计花键连接、销连接及型面连接的基本概念重点难点键连接的类型与结构平键连接的选用和强度校核９§6–1键联接【功能】主要用于实现轴与轴上零件之间的周向固定，并且传递转矩。其中有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。【设计内容】键是标准件。我们的任务是：选择键的类型、尺寸；键槽的公差和表面粗糙度；必要时校核键联接的强度。一.键联接的类型及特点1．平键联接【工作原理】键的两侧面是工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面与轮毂的键槽底面间则留有间隙。优点：结构简单、装拆方便、对中性较

2、好，在冲击、变载下不易松脱，应用广泛。常用于精度和转速较高或承受冲击、变载的场合。缺点：不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定的作用。平键分为：普通平键，薄型平键—静联接；导向平键，滑键—动联接1）普通平键A型（圆头）—９指状铣刀加工键槽，轴向固定较好；键的圆头部分不能充分利用，键槽端部应力集中较大。B型（平头）—圆盘铣刀加工键槽。克服了上述缺点，但键在键槽中的轴向固定不好。C型（单圆头）—用于轴端与轴上零件的联接。2）薄型平键键较薄，厚度约为普通平键的60%~70%，也分为圆头、平头和单圆头。【特点】传递的转矩较小【应用】常用于薄壁结构、空心轴及径向尺寸受

3、限制的场合。3）导向平键导向平键较长，用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件可沿导向键作轴向移动。为了便于装拆，在键上设有起键螺纹孔。4）滑键当所需导向键太长时，由于制造困难，宜采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴槽中移动。2．半圆键联接【工作原理】与平键相同，同样是工作面受挤压。【特点】键可以在键槽中摆动，以适应键槽的斜度；工艺性好，装配方便。对轴的强度削弱较大。【应用】适用于轻型机械；尤其是锥形轴端联接。3．楔键联接【工作原理】９键的上下面是工作面。键和键槽均具有1：100的斜度。装配后，键就楔紧在轴和轮毂的键槽中。靠键的楔紧作用来传递转矩。【特点】可承

4、受单向的轴向载荷；联接可靠。当有较大的冲击、振动转矩时，仍能保证联接的可靠性。缺点：偏心、偏斜【应用】要求毂类零件定心度不高、低转速的场合普通楔键—圆头、平头和单圆头钩头楔键—钩头用于拆卸，安装在轴端时，应加防护罩4．切向键联接【工作原理】是由一对楔键组成的。工作面是两个楔键沿斜面拚和后的相互平行的上下两窄面。装配时，将两个楔键分别从轮毂的两端打入。工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩。【特点】能传递很大的转矩。由于工作面上的压力是沿轴的切线方向作用。一个切向键只能传递单向转矩，两个切向键才能传递双向转矩。两个切向键的夹角为120°~130°

5、。原因是：为了不致严重削弱轴的强度。【应用】常用于重型机械中，轴的直径>100mm。大型带轮，大型飞轮，大型齿轮及大型绞车的卷筒等。二.键的选择和平键联接的强度计算1.键的选择类型：根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件。尺寸：截面尺寸b´h按轴的直径d由标准中选定；长度L按轮毂的长度选定—键长等于或略短于轮毂的长度。L亦应符合标准规定的长度系列。９一般轮毂的长度可取为L′»(1.5~2)d2.键联接的强度计算平键联接的强度计算主要失效形式是：工作面被压溃；除非严重过载，一般键不会被剪断。挤压强度条件：sp=£[sp]（6–1）导向平键和滑键联接的强度计算主要

6、失效形式是：工作面过渡磨损强度条件：p=£[sp]（6–2）（限制压强，防止过度磨损）式中：T—转矩，N×mmd—轴的直径，mmh—键的高度，mml—键的工作长度，mm。圆头l=L–b；方头l=L；L键的公称长度，mm；b键的宽度，mm。[sp]—许用挤压应力，Mpa；键、轴、轮毂三者中的最弱者。[p]——许用压强，Mpa；键、轴、轮毂三者中的最弱者。９【强调】1）如果一个键不能满足强度条件，可采用双键。两平键相隔180°布置。两楔键相隔90°~120°。强度计算时按1.5个键计算。（考虑到载荷分布的不均匀性）2）键的长度>2.25d时，按2.25d计；一般键长

7、<(1.6~1.8)d3）虽然两个式子的形式完全一样，但是表示的物理意义不同。键的材料为强度极限不低于600Mpa的钢，45钢。4）半圆键的强度计算和平键相同。§6–2花键联接一．花键联接的类型、特点和应用花键联接是由外花键和内花键组成。花键的工作面是齿侧面。靠工作面的相互挤压，传递转矩。【优点】齿数较多而且受力均匀，故承载能力高；槽浅，齿根应力集中较小，轴与毂的强度削弱较小；对中性好；导向性较好；可用磨削的方法提高加工精度和联接质量。【缺点】加工时，需专用设备；成本较高；齿根仍有应力９集中。【应用】定心精度要求较高，载荷大或经常滑移的联接。花键按齿形不同分为：

8、矩形花键，渐开线花键。均